KR20020086565A - 캔화 리니어 모터 - Google Patents

Abstract

가동자의 온도상승을 억제하여 점성제동력을 저감시킨, 캔 강도의 열화가 없는 캔화 리니어 모터를 제공한다.

한쪽에 계자인 영구자석을 구비하고 다른쪽에 3상의 전기자 권선과, 동 전기자 권선을 지지하기 위한 권선 고정틀과, 동 전기자 권선의 표면을 냉각시키기 위한 냉매가 흐르는 냉매통로와, 동 전기자 권선과 상기 냉매통로를 덮는 캔(14)과, 동 캔을 밀봉하기 위한 헤더(14')를 구비한 캔화 리니어 모터에 있어서, 상기 캔(14)에 가늘고 긴 슬릿(151),(152)을 서로 평행하게 진행방향으로 여러개 설치했다.

Description

캔화 리니어 모터{Canned linear motor}

본 발명은 리니어 모터에 관한 것으로서, 특히 저온도 상승과 일정한 속도의 전송 정밀도가 요구되는, 예컨대 전자부품 검사장치나 공작기의 전송 등에 사용되는 캔화 리니어 모터에 관한 것이다.

고정자에 3상의 전기자 권선을 구비하고 가동자에 계자로 하는 영구자석을 구비한 캔화 리니어 모터는 전기자 코일을 냉매로 직접 냉각하는 것으로서 리니어 모터의 표면온도 상승을 낮게 억제할 수 있는 것이다.

그런데 이 종래의 기술에 따르면 가동자와 고정자를 바꾼 구조로 해도 아무 문제가 없기 때문에 스트로크가 긴 용도에서는 일반적으로 가동자에 전기자 권선을 구비한 것이 많이 이용되고 있다.

여기에서는 복수의 코일군을 형성하여 이루어진 전기자 권선을 가동자로 하고, 계자로 하는 교대로 극성이 다른 복수의 영구자석을 고정자에 서로 이웃하도록 나란히 구비한 캔화 리니어 모터를 중심으로 이하에 설명하겠지만 물론 이에 한정되지는 않는다.

도 8에 종래 기술에서의 리니어 모터 전체를 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 도 8에 있어서 80이 가동자, 81이 가동자 베이스, 84가 캔, 31이 냉매 출구, 32가 냉매 입구, 33이 케이블, 90이 고정자, 91이 고정자 베이스, 92가 계자 요크,93이 영구자석이다.

가동자(80)는 후술하는 바와 같이 T자형으로 이루어져 있으며 그 세로부재(전기자) 부분을 고정자(90)의 계자요크(92),(92) 사이에 배치된 영구자석(93) 사이를 미도시된 리니어 가이드, 에어슬라이더, 슬라이딩 안내 등에 의해 지지하고, 소정 전류를 전기자 권선에 흘려보냄으로써 영구자석(93)이 만드는 자계와 작용하여 가동자(80)에 추진력을 발생시켜 화살표로 나타낸 진행방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

도 1b에 도 8의 종래의 리니어 모터를 정면에서 본 단면도가 도시되어 있다. 도면에 있어서, 가동자(80)는 T자형을 이루고 있다. 가동자(80)는 가동자 베이스(81)와, 가동자 베이스(81)의 오목부에 아래로 지지되어 있는 캔(84)과, 이 캔을 밀봉하고 있는 헤더(84')(도 5a 및 도 5b 참조)와, 이 캔(84) 및 헤더(84')로 만들어진 공간 내에 배치된 권선 고정틀(82) 및 이 권선 고정틀(82)에 고정되는 코어리스형의 3상 전기자 권선(83) 및 캔(84) 속을 통과하는 냉매통로(87)로 구성되어 있다.

도 5a에 가동자의 측면도, 도 6에 가동자 측면에서 본 전기자 권선의 배치도가 도시되어 있다. 전기자 권선(83)은 여기에서는 도 6에 도시한 바와 같은, 3상의 박형평판형의 것을 이용하여 이것을 권선 고정틀(82)의 좌우 양쪽에 부착함으로써 전기자 권선 전체를 구성함과 동시에 그 강도를 향상시키고 있다. 또 권선 고정틀(82)은 그 자체의 강도가 요구되기 때문에 스테인리스가 자주 사용되고 있다.

캔(84)은 스테인리스제의 박판을 구부려 ㄷ자형으로 한 것을 용접하여 통형으로 하고 있다. 마찬가지로 스테인리스의 주물로 형성된 2개의 헤더(84'),(84')(도 5a 및 도 5b)는 냉매를 통과시키기 위한 냉매 공급구(32)와 냉매 배출구(31)를 각각 구비하고 있다. 캔(84)과 헤더(84')는 접합면에서 용접으로 접합되어 있다.

또 용매를 냉매 공급구(32)에서 공급하여 냉매 배출구(31)로 배출함으로써 냉매는 전기자 권선(83)과 캔(84) 사이에 있는 냉매통로(87)(도 1b)를 흐른다.

한편 고정자(90)의 형상은 도 1b에 도시한 바와 같이 가동자(80)의 전기자부를 끼워 넣을 수 있도록 오목한 형상을 이루고 있다. 고정자(90)는 가동자(80)의 캔(84)과 헤더(84') 양쪽에 갭을 두고 배치된 영구자석(93), 영구자석(93)이 만드는 자속을 통과시키기 위해 자성체로 만들어진 계자 요크(92), 그들을 지지하는 고정자 베이스(91)로 구성되어 있다. 또 이동방향으로 늘어선 복수의 영구자석(93)은 극피치λ(도 8)마다 이웃과 다른 극이 되도록 배치되어 있다.

이와 같이 구성된 캔화 리니어 모터는 가동자 자신의 위치에 있던 소정의 전류를 전기자 권선에 흘려보냄으로써 고정자의 영구자석이 만드는 자계와 작용하여 가동자에 추진력을 발생시키고, 동손(銅損)에 의해 발열된 전기자 권선을 냉매로 냉각시켜 가동자 표면의 온도상승을 낮게 억제하고 있다.

그런데 상기 종래 기술에 따르면 다음과 같은 문제가 있다.

캔(84), 권선 고정틀(82), 헤더(84) 등은 상술한 바와 같이 스테인리스로 구성되어 있다. 이들 스테인리스로 구성된 부재는 고정자(90)의 영구자석(93) 사이를 통과함으로써 극피치λ마다 1개의 와전류(ie)가 발생한다. 와전류(ie)의 발생도를도 5b에 도시하고 있다. 도 5b에서 알 수 있듯이 종래 장치의 와전류(ie)는 그 유로가 캔(84) 및 헤더(84')의 상하방향 가득히 큰 루프를 그리면서 흐르고 있다. 그리고 이 와전류(ie)의 상하방향 성분에 의해 점성 제동력이 발생한다. 이 점성 제동력은 와전류(ie)와 영구자석(93)이 만드는 자속과 쇄교하여 가동자(80)의 진행방향과는 반대방향으로 발생한다. 그 크기는 스테인리스의 두께나 폭, 가동자(80)의 이동속도, 와전류(ie)의 발생개수, 자속밀도의 제곱에 거의 비례한다. 이와 같은 점성 제동력의 발생에 의해 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 어느 정도의 추진력을 얻으려는 경우, 소정의 전기자 전류를 흘려보내도 점성 제동력만큼 작아지기 때문에 그 이상의 전기자 전류를 흘려보내지 않으면 안된다. 그 결과, 전기자 권선의 동손이 증가하여 캔이나 헤더 표면의 온도상승이 커졌다.

(2) 와전류는 소위 와전류손으로서 발생 장소에서 열로 변환된다. 즉 발생장소인 캔, 권선 고정틀, 헤더가 발열하여 온도상승을 일으켰다. 온도상승을 심하게 제한하는 용도에서는 이 발열에 의해 사양을 만족할 수 없는 경우가 있었다.

(3) 최근 속도상승이 요구되면서 점성 제동력이 더욱 증가하는 추세에 있으며 더욱이 이 점성 제동력은 가동자의 진행방향과는 반대방향으로 발생하며 점성 제동력이 변동함으로써 리니어 모터의 속도변동을 일으킨다. 점성 제동력에 의한 리니어 모터의 속도변동에의 영향은 발생추진력에 대해 비교적 작은 것이기 때문에 이제까지 중요시되지 않았으나, 최근 각종 정밀기계장치 등의 급속한 고정밀화에 따라 속도변동의 저감 요구가 높아지고 있다. 그래서 구성 부품의 재질 등을 변경하지 않고 기계 강도를 유지한 채 점성 제동력의 변동을 억제하여 리니어 모터의 속도변동을 저감시킬 것이 요구되었다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 가동자의 온도상승을 억제하여 점성 제동력을 저감시키고 또한 그 변동율을 억제할 수 있어 캔 강도열화가 없는 캔화 리니어 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 본 발명에 의한 캔화 리니어 모터를 정면에서 본 단면도이고,

도 1b는 종래 기술에 의한 캔화 리니어 모터를 정면에서 본 단면도이며,

도 2a는 본 발명의 제1실시예의 가동자의 측면도이고,

도 2b는 도 2a에 도시된 가동자의 측면에 있어서 와전류의 발생도이고,

도 3a는 본 발명의 제1실시예에 있어서 캔 단면의 확대도이고,

도 3b는 본 발명의 제3실시예에 있어서 캔 단면의 확대도이고,

도 4a는 본 발명의 제2실시예에 있어서 가동자의 측면도이고,

도 4b는 도 4a에 도시된 가동자의 측면에 있어서 와전류의 발생도이고,

도 5a는 종래 기술에 따른 가동자의 측면도이고,

도 5b는 도 5a에 도시된 가동자의 측면에 있어서 와전류의 발생도이고,

도 6은 종래 기술에 따른 측면에서 본 가동자 내부를 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명의 제1실시예와 종래 기술의 점성 제어력을 비교한 도면이고,

도 8은 종래 기술에 따른 캔화 리니어 모터의 사시도이고,

도 9는 본 발명의 제3실시예에 있어서 냉각 캔을 갖는 리니어 모터의 전체사시도이고,

도 10은 본 발명에 있어서 와전류 발생 부분의 상태를 나타낸 개략도이고,

도 11은 종래 기술에 있어서 와전류 발생 장소의 상태를 나타낸 개략도이고,

도 12는 본 발명의 제3실시예와 종래 기술의 점성 제동력을 비교한 도면이다.

상기 과제를 해결하기 위해 청구항 1의 본 발명은, 교대로 극성이 다른 복수의 영구자석을 서로 이웃하도록 나란히 배치한 계자 요크와, 상기 영구자석열과 자기적 공극을 통해 대향하여 배치됨과 동시에 전기자 권선을 갖는 전기자를 구비하며, 상기 전기자에는 상기 전기자의 길이방향을 따라 상기 전기자 권선을 양면에 장착한 권선 고정틀과, 상기 전기자 권선과 상기 권선 고정틀을 수납하고 양 부재의 주위에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매 통로를 갖는 캔과, 상기 캔의 양단 중 어느 한쪽 단에 냉매공급구를, 다른 쪽 단에 냉매배출구를 배치한 헤더가 설치되어 있으며 상기 계자요크와 상기 전기자 중 어느 한쪽을 고정자로하고, 다른쪽을 가동자로 하여 상기 계자요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행시키는 캔화 리니어 모터에 있어서, 상기 캔에 가늘고 긴 슬릿을 여러개 설치하며 상기 캔의 안쪽에 상기 슬릿을 덮도록 시트형의 누수방지 시트를 붙임과 동시에 상기 슬릿에 수지를 흘려 넣은 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 청구항 2에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서 상기 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 뻗어 있는 것을특징으로 한 것이다.

또한, 청구항 3에 기재된 본 발명은, 청구항 1에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 분할되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.

그리고 청구항 4에 기재된 본 발명은 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서 복수의 가늘고 긴 슬릿은 진행방향으로 3 ×λ(λ= 극피치)마다 늘어서 있는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 청구항 5에 기재된 본 발명은, 청구항 1, 3 또는 청구항 4에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서, 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 분할되어 있으며 진행방향과 직각인 방향으로 인접하는 슬릿과의 사이에 1.5 ×λ(λ= 극피치)의 엇갈림이 있는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 청구항 6에 기재된 본 발명은, 청구항 1∼5 중 어느 한 항에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서, 상기 헤더에 서로 평행하게 진행방향으로 뻗어있는 가늘고 긴 슬릿을 여러개 설치하고 상기 헤더의 안쪽에는 상기 슬릿을 덮도록 시트형의 누수방지 시트를 붙임과 동시에 상기 슬릿에 수지를 흘려 넣는 것을 특징으로 한 것이다.

그리고 청구항 7에 기재된 본 발명은, 청구항 1∼6 중 어느 한 항에 기재된 캔화 리니어 모터에 있어서, 상기 권선 고정틀에 서로 평행하게 뻗어 있는 가늘고 긴 슬릿을 설치한 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 청구항 8에 기재된 본 발명은, 교대로 극성이 다른 복수의 영구자석을서로 이웃하도록 나란히 배치한 계자 요크와, 상기 영구자석열과 자기적 공극을 통해 대향배치됨과 동시에 전기자 권선을 갖는 전기자를 구비하며, 상기 전기자에는 상기 전기자의 길이방향을 따라 상기 전기자 권선을 양면에 장착한 권선 고정틀과, 상기 전기자 권선과 상기 권선 고정틀을 수납하고 양 부재의 주위에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매통로를 가진 캔과, 상기 캔의 양 단 중 어느 한쪽 단에 냉매공급구를, 다른쪽 단에 냉매배출구를 배치한 헤더가 설치되어 있으며 상기 계자 요크를 고정자로, 상기 전기자 권선을 가동자로 하여 상기 계자 요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행시키는 캔화 리니어 모터에 있어서, 캔 전체길이(L)를 이하에 규정한 것을 특징으로 한 것이다.

캔 전체길이: L,

영구자석 극피치: λ,

정수: n 으로 했을 때, L = (n+1/2)λ

이상의 구성에 의해 와전류 발생 장소의 수가 일정해져 점성제동력의 변동이 대폭 줄어들기 때문에 리니어 모터의 속도변동을 줄일 수 있게 된다.

<제1실시예>

이하 본 발명의 제1실시예를 도 1a 및 도 1b 내지 도 3a 및 도 3b를 이용하여 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 캔화 리니어 모터를 정면에서 본 단면도, 도 2a는 가동자의 측면도, 도 2b는 가동자의 측면에서의 와전류 발생도이다.

고정자(20)의 형상은 가동자(10)의 전기자부를 끼워 넣도록 오목하게 되어 있다. 고정자(20)는 가동자(10)의 캔(14)과 헤더(14')의 양쪽에 자기적 공극을 통해 배치된 복수의 영구자석(23), 영구자석(23)이 만드는 자속을 통과시키기 위해 자성체로 만들어진 계자 요크(22), 그들을 지지하는 고정자 베이스(21)로 구성되어 있다. 또 이동방향으로 늘어선 복수의 영구자석(23)은 극피치λ마다 이웃과 다른 극이 되도록 배치되어 있다(도 9).

가동자(10)는 종래 기술과 마찬가지로 도 1a에 있어서, T자형을 이루고 있다. 가동자(10)는 3상의 박형 평판형 전기자 권선(13)(도 6), 권선 고정틀(12), 냉매통로(17), 그들을 덮는 캔(14), 이 캔(14)을 밀봉하고 있는 헤더(14')(도 2a 및 도 2b), 캔(14)을 지지하고 있는 가동자 베이스(11)로 구성되어 있다.

권선 고정틀(12)의 좌우 양쪽에 전기자 권선(13)을 부착함으로써 전기자 권선 전체의 강도를 향상시키고 있다. 또한, 권선 고정틀(12)은 그 자체의 강도가 요구되기 때문에 스테인리스가 사용되고 있다.

캔(14)은 스테인리스제의 박판을 구부려 ㄷ자형으로 한 것을 용접하여 통형으로 하고 있다. 마찬가지로 스테인리스의 주물로 형성된 2개의 헤더(14'),(14')(도 2a 및 도 2b)는 냉매를 통과시키기 위한 냉매공급구(32)와 냉매배출구(31)를 각각 구비하고 있다. 캔(14)과 헤더(14')는 접합면에서 용접에 의해 접합되어 있다.

이와 같이 구성된 가동자(10)는 미도시된 리니어가이드, 에어슬라이더, 슬라이딩 안내 등에 의해 지지되며 진행방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

또한, 냉매를 냉매공급구(32)에서 공급하여 냉매 배출구(31)로 배출함으로써냉매는 전기자 권선(13)과 캔(14) 사이에 있는 냉매통로(17)를 흐른다. 이로써 냉매공급구(32)에서 주입된 냉매는 전기자 권선(13)으로부터의 열량을 빼앗으면서 냉매통로(17)를 통해 냉매배출구(31)로 배출되기 때문에 리니어 모터 표면의 온도상승을 억제할 수 있게 된다. 배출된 냉매는 미도시된 냉매장치에 의해 재냉각되어 순환된다.

종래 기술과 다른 점은 도 2a에 도시한 바와 같이 서로 평행하게 진행방향으로 뻗은 가늘고 긴 슬릿(151),(152)을 캔(14)에 여러개 설치한 것이다.

또한, 헤더(14')에도 서로 평행하게 진행방향으로 뻗은 가늘고 긴 슬릿(15)을 캔(14)에서의 슬릿 수보다 많이 설치하고 있다.

또한, 이 슬릿(15), (151), (152)에서 냉매가 누출되지 않도록 시트형의 누수방지 시트(16)(도 3a 및 도 3b)를 이용하여 접착제(18)로 캔(14)에 고정시키거나 슬릿 내에 수지(19)를 채운다. 접착제(18) 및 수지(19)는 동일한 것이어도 상관없다.

슬릿(15)은 가동자(10)의 진행방향으로 가늘고 길게 뺀 구멍이다. 캔(14)에는 높이 방향 2단으로 나누어 슬릿(151),(152)을 설치했다. 박판의 캔(14)에 슬릿(151),(152)을 다수 설치하는 것은 와전류(ie)를 저감시킬 수 있는 반면 강도열화를 초래한다. 단면이 존재하여 강도면에서 여유가 있는 헤더(14')는 높이 방향 4단으로 슬릿을 설치했다.

또한, 누수방지 시트(16)는 도 3a에 도시한 바와 같이 캔(14)의 헤더 통 내인 냉매통로(17)에 면한 두 면(도면에서는 그 한면을 도시하고 있다)에 부착함으로써 냉매통로(17)를 흐르는 냉매가 슬릿(15)에서 새지 않도록 한다.

또한 슬릿(15)을 형성함으로써 기계적 강도가 저하되는 것을 방지하기 위해 도 3b에 도시한 바와 같이 슬릿(15)에 접착재(19)의 수지를 메우고 있다. 또 누수방지 시트(16)에 균열이 생기더라도 냉매가 슬릿(15)에서 새지 않도록 한다.

도 2b는 이와 같이 구성된 가동자에 어떻게 와전류(ie)가 발생하는지를 도시하고 있다. 종래 기술에 따른 와전류의 발생도인 도 5b와 비교하여 알 수 있듯이 본 발명에 의해 발생하는 와전류(ie)는 그 유로가 슬릿(151), (152)에 의해 잘리기 때문에 와전류(ie)가 세분화된다. 이로써 와전류(ie)의 상하방향 성분도 나누어지기 때문에 점성제동력도 작아진다.

그 결과 점성제동력 만큼의 추진력을 발생시킬 필요가 없기 때문에 동손이 저하되어 가동자의 온도상승을 저감시킬 수 있다. 그리고 와전류손이 작아지기 때문에 그 발생장소인 캔, 헤더, 권선 고정틀의 발열을 저감시킬 수 있다.

다음에 종래 기술과 본 발명에 따른 점성제동력의 비교를 도 7에 도시한다.

도 7은 대략 추진력 400N(뉴턴), 속도 0.2m/s 의 캔화 리니어 모터에서의 가동자 위치-점성제동력 특성(단위, N)을 도시하고 있다. 이에 따르면 종래 기술의 것은 점성 제동력이 약 9N 전후로 추이하고 있는데 반해 본 발명의 것은 점성 제동력이 약 3N 전후로 추이하여 종래 기술의 것에 비해 약 1/3이나 저감된다는 것을 알 수 있다.

이상 실시의 형태에서는 캔(14)이나 헤더(14') 만 슬릿(15)을 설치한 것으로 설명했으나 권선 고정틀(12)(도 1a)에도 마찬가지로 슬릿을 여러개 설치해도 상관없다.

또한, 가동자(10)에 전기자 권선(13), 고정자(20)에 계자인 영구자석(23)을 구비한 구조로 했는데 반대의 구조로 해도 상관 없다. 또한, 고정자(20)의 형상을 오목하게 하고 한쪽에 영구자석(23)을 나열하는 구조로 해도 좋다.

<제2실시예>

다음에 본 발명의 제2실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 있어서 가동자를 나타낸 것으로서, 도 4a가 가동자의 측면도, 도 4b가 가동자의 측면에서의 와전류 발생도이다.

제1실시예와 다른 점은 슬릿을 넣는 방식이다. 즉 도 4a에 도시한 바와 같이 서로 평행하게 진행방향으로 뻗은 가늘고 긴 슬릿이 제1실시예에서는 진행방향으로 연속되어 있으나 여기에서는 분할되어 있다. 다른 점은 제1실시예와 동일하다.

동 도면에 있어서, 슬릿(151)의 단부와 슬릿(153)의 대응단부 사이의 간격은 영구자석의 극피치를 도 9와 같이 λ로 하면 3 ×λ이며, 슬릿(151) 및 슬릿(153)의 전체 길이는 각각 진행방향으로 3 ×λ보다 약간 짧으며 그 차가 서로의 불연속 부분이 된다. 또 진행방향과 직각인 방향에 인접하는 슬릿(152)과의 사이에 1.5 ×λ의 엇갈림이 있다.

도 4b는 이와 같은 슬릿이 형성된 가동자에 어떻게 와전류(ie)가 발생하는지를 도시하고 있다.

동 도면에서 알 수 있듯이, 와전류(ie)는 그 유로가 슬릿(151), (152), (153)에 의해 잘리기 때문에 와전류(ie)가 세분화된다. 이로써 와전류(ie)의 상하방향 성분도 나누어지기 때문에 종래에 비해 점성제동력도 현저히 작아진다.

단 슬릿의 불연속 부분에는 와전류(ie)와는 상하방향으로 약간 긴 와전류(ie')가 발생하기 때문에 와전류(ie) 만의 제1실시예와 비교하면 점성제동력 저감 면에서는 약간 떨어지지만 그만큼 이 불연속 부분에 의해 기계적 강도가 현저히 증가하여 종합적으로는 제1실시예를 능가하게 된다.

그 밖에는 제1실시예와 동일하다. 즉 헤더(14')나 권선 고정틀(12)(도 1a)에도 슬릿을 설치하는 것, 캔(14) 및 헤더(14')의 안쪽에 누수방지 시트(16) 또는 절연물의 박판을 부착하고 슬릿(15)에 수지(19)를 흘려 넣는 것은 제1실시예와 동일하다.

이상의 설명에서는 영구자석을 구비한 쪽을 고정자로 하고 상기 전기자 권선을 구비한 쪽을 가동자로 했는데 반대로 영구자석을 구비한 쪽을 가동자로 하고 전기자 권선을 구비한 쪽을 고정자로 해도 본 발명이 성립한다는 것은 말할 것도 없다.

<제3실시예>

다음에 본 발명의 제3실시예를 도 9 내지 도 11에 근거하여 설명하기로 한다.

도 9에 본 발명의 제3실시예에서의 냉각 캔을 갖는 리니어 모터 전체의 사시도를 나타낸다. 제3실시예에 있어서는, 가동자(10)의 캔(14)의 전체 길이(L)를 수학식 1과 같이 규정하는 것이다.

L = (n + 1/2)λ

여기서 n: 정수

λ: 영구자석 극피치

이와 같은 규정 외에는 구조적으로는 종래의 장치와 전혀 다를 바 없기 때문에 설명은 생략하기로 한다. 또한, 고정자(20)도 그 형상이나 구조는 종래의 장치와 동일하다.

도 10은, 제3실시예에서의 리니어 모터를 위(가동자 쪽)에서 본 상태를 모식적으로 도시한 것으로서 가동자 캔(14)의 위치(A,B,C,D)에 의해 와전류의 발생 부분(둥근 점선)의 상태를 나타낸 개략도이다.

동 도면에 있어서, 가동자 캔(14)이 위치(A)에 있어서 와전류의 발생 부분은 4군데라는 것을 알 수 있다. 마찬가지로 가동자 캔(14)이 위치(B)에 있어서도 와전류의 발생 부분이 4군데이며 위치(C) 및 위치(D)에 있어서도 와전류의 발생 부분은 4군데라는 것을 알 수 있다. 즉 가동자 캔(14)의 전체길이(L)를 수학식 1과 같이 규정함으로써 가동자 캔(14)이 어떤 위치에 있어도 와전류 발생 부분이 항상 4군데로 안정되어 있다. 캔 전체길이(L)가 길어지면 와전류 발생 부분의 수는 많아지지만 그 수가 변동하는 것은 아니다.

한편 도 11은 종래의 리니어 모터의 가동자 위치에서의 와전류 발생 부분의 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 도 11은 가동자 캔(14)의 전체 길이(L)를 L = nλ로 한 경우이다. 동 도면에 있어서, 가동자 캔(14)이 위치(A)에서 와전류의 발생 부분이 3군데이지만 위치(B)에서는 4군데이며, 위치(C)에서는 다시 3군데이고위치(D)에서는 또 4군데가 된다. 즉 가동자 캔(14)의 전체 길이(L)를 L = nλ로 규정함으로써 가동자 캔(14)이 놓인 위치에 의해 와전류 발생 부분이 변동된다.

다음에 종래의 기술과 본 발명에 따른 점성제동력 변동의 비교를 도 12에 도시한다.

도 12는, 정격 추진력이 약 450N인 리니어모니터에 있어서, 속도 0.2m/s 일 때의 점성제동력의 변동을 도시한 것이다. 종래의 품목은 가동자 캔 전체 길이가 거의 영구자석 극피치의 정수배인 출원인이 생산한 제품의 리니어 모터이다. 동 도면에 있어서, 종래 품목의 경우는 점성 제동력의 최저치가 약 11N이며, 최대치가 약 13N으로서 변동은 2N이라는 것을 알 수 있다. 한편 본 발명품의 경우는 점성제동력의 최저치가 약 11N이며 최대치가 약 12N이므로 변동은 1N이다. 따라서 본 발명에 의해 점성제동력의 변동은 2N에서 1N이 되며 약 1/2로 저감된다.

또한, 가동자를 계자측으로 한 가동자석형 리니어 모터에서는, 캔이 항상 자속 내에 존재하며 와전류의 발생량이 변화되지 않기 때문에 점성제동력의 가동은 일어나지 않는다. 따라서 본 발명에는 영향을 주지 않는다.

본 발명은 FA기기의 반송시스템, 예컨대 공작기의 테이블 전송 등에 이용되는 리니어 모터에 적용하여 특히 점성제동력을 저감시키고 또 속도변동을 저감시킬 수 있는, 기계강도 특성을 저하시키지 않는 캔화 리니어 모터를 제공하는 분야에 유용하다.

Claims (8)

1. 교대로 극성이 다른 복수의 영구자석을 서로 이웃하도록 나란히 배치한 계자 요크와, 상기 영구자석열과 자기적 공극을 통해 대향하여 배치됨과 동시에 전기자 권선을 갖는 전기자를 구비하며, 상기 전기자에는 상기 전기자의 길이방향을 따라 상기 전기자 권선을 양면에 장착한 권선 고정틀과, 상기 전기자 권선과 상기 권선 고정틀을 수납하고 양 부재의 주위에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매 통로를 갖는 캔과, 상기 캔의 양단 중 어느 한쪽 단에 냉매공급구를, 다른 쪽 단에 냉매배출구를 배치한 헤더가 설치되어 있으며 상기 계자요크와 상기 전기자 중 어느 한쪽을 고정자로, 다른쪽을 가동자로 하여 상기 계자요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행시키는 캔화 리니어 모터에 있어서,

   상기 캔에 가늘고 긴 슬릿을 여러개 설치하며

   상기 캔의 안쪽에 상기 슬릿을 덮도록 시트형의 누수방지 시트를 부착함과 동시에 상기 슬릿에 수지를 흘려 넣은 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 가늘고 긴 슬릿은 진행방향으로 3 ×λ(λ= 극피치)마다 늘어서 있는 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
5. 제1항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 가늘고 긴 슬릿은 서로 평행하게 진행방향으로 분할되어 있으며 진행방향과 직각인 방향으로 인접하는 슬릿과의 사이에 1.5 ×λ(λ= 극피치)의 엇갈림이 있는 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 헤더에 서로 평행하게 진행방향으로 뻗어있는 가늘고 긴 슬릿을 여러개 설치하며,

   상기 헤더의 안쪽에는 상기 슬릿을 덮도록 시트형의 누수방지 시트를 부착함과 동시에 상기 슬릿에 수지를 흘려 넣은 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선 고정틀에 서로 평행하게 뻗어 있는 가늘고 긴 슬릿을 설치한 것을 특징으로 하는 캔화 리니어 모터.
8. 교대로 극성이 다른 복수의 영구자석을 서로 이웃하도록 나란히 배치한 계자 요크와, 상기 영구자석열과 자기적 공극을 통해 대향배치됨과 동시에 전기자 권선을 갖는 전기자를 구비하며, 상기 전기자에는 상기 전기자의 길이방향을 따라 상기전기자 권선을 양면에 장착한 권선 고정틀과, 상기 전기자 권선과 상기 권선 고정틀을 수납하여 양 부재의 주위에 냉매를 흐르게 하기 위한 냉매통로를 가진 캔과, 상기 캔의 양 단 중 어느 한쪽 단에 냉매공급구를, 다른쪽 단에 냉매배출구를 배치한 헤더가 설치되어 있으며 상기 계자 요크를 고정자로 하고, 상기 전기자 권선을 가동자로 하여 상기 계자 요크와 상기 전기자를 상대적으로 주행시키는 캔화 리니어 모터에 있어서,

   캔 전체길이(L)를 이하에 규정한 것을 특징으로 하는 리니어 모터.

   캔 전체길이: L,

   영구자석 극피치: λ,

   정수: n 으로 했을 때, L = (n+1/2)λ